基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，包括树莓派中央处理器，以树莓派中央处理器和Arduino芯片为数据处理和控制核心，采用蓝牙通信，WiFi通信和手机APP远程通信方式来控制人脸识别与追踪系统、扫地机器人子系统、驱动子系统、控制系统、清洁子系统、机械手子系统和语音交流与控制系统，能够实现清洁家里卫生，改善家里空气质量，巡视家里情况和实现语音控制、语音交流、人脸识别与追踪等功能；本实用新型主要体现了家用电器的人工智能化，实现了管理与控制家用电器和室内安防一体化，具有广阔的市场空间。
【专利说明】
基于树莓派和Ardu i no的移动式家庭服务机器人
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及智能家居领域，具体是一种基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人。
【背景技术】
[0002]现在智能家居的发展主要倾向于家居单品的发展，也就是该智能家居单品只有该单品所具有的产品特点只有单一的智能化功能，虽然目前智能家居研发和生产的企业众多，但由于市场认可度低，产品技术不成熟，产品质量不稳定，尤其是家庭管理系统方面没有形成统一的技术框架和标准；目前国内智能家居产品主要以智能家居单品形式出售，各个品牌的设备自成一派，各种产品难以互通互联，使用者的智能家居系统出现问题，需要更换配件时，只能选择开发商提供的同品牌产品，不能更换其他厂家的产品，这给用户带来了诸多不便，使得智能家居企业开发的产品和系统仅仅停留在体验阶段，无法实现产业化、规模化、整个行业也难以得到持续、健康的发展，严重限制了智能家居行业的壮大，同时降低了用户的舒适度，带来了诸多不便;基于上述原因，需要对现有技术的智能家居进行进一步的开发和集成，以满足使用需求。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型的目的在于提供一种能系统化控制家用电器和管理监视室内环境的基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，以解决上述【背景技术】中提出的问题。
[0004]为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案:
[0005]—种基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，包括树莓派中央处理器，其特征在于:所述树莓派中央处理器内置Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片控制人脸识别与追踪系统、扫地机器人子系统、驱动子系统、控制系统、清洁子系统、机械手子系统和语音交流与控制系统;所述扫地机器人子系统设置扫地模块和吸尘模块;所述驱动子系统包括四个直流减速电机、I个全山地履带和I个四驱360°全地形底盘，全地形底盘底部安装全山地履带，全山地履带通过直流减速电机驱动，全地形底盘上安装机身，机身上安装有机械手和头部，头部设置有喇叭、话筒与摄像头、OLED显示器，摄像头和OLED显示器与人脸识别与追踪系统功能连接，喇叭和话筒与语音交流与控制系统功能连接；OLED显示器设置为两个，分别作为机器人的左右眼，OLED显示器内置Arduino mini Pro芯片，Arduinomini Pro芯片与树莓派中央处理器功能连接，机身与头部之间设置用于控制头部转动的舵机;所述控制系统采用智能手机的APP或者微信客户端，智能手机APP与微信客户端通过蓝牙或者WiFi或无线通讯方式与树莓派中央处理器功能连接;所述清洁子系统包括设置在机身上的温湿度传感器、超声波加湿器、气体浓度传感器;所述机械手子系统设置有24路舵机控制板，舵机控制板控制机械手转动。
[0006]作为本实用新型进一步的方案:所述喇叭为磁悬浮音箱。
[0007]作为本实用新型再进一步的方案:所述语音交流与控制系统采用科大讯飞语音服务器。
[0008]作为本实用新型再进一步的方案:所述气体浓度传感器包括氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、可燃气体浓度传感器、硫化氢浓度传感器。
[0009]作为本实用新型再进一步的方案:所述机械手为6自由度机械手。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的有益效果是:本实用新型以树莓派中央处理器和Arduino芯片为数据处理和控制核心，采用蓝牙通信，WiFi通信和手机APP远程通信来控制，能够实现清洁家里卫生，改善家里空气质量，巡视家里情况和实现语音控制、语音交流、人脸识别与追踪等功能;本实用新型不仅可以自动检测室内环境还可以对空气环境净化、加湿、除湿，达到改善室内环境的目的；能通过物联网网络基于以太网获取当天天气、交通情况，并且通过喇叭把获取的数据进行实时语音播报，以便提醒人们的穿衣指数和交通情况；本实用新型集合了多种遥控功能，只需运用机器人，所有室内用电器均可实现遥控，智能化程度高;具有自主巡航的功能，通过全地形履带和电机配合实现行走功能，利用摄像头即可通过微信、app、网页实时观察室内动态情况;本实用新型主要体现了家用电器的人工智能化，实现了管理与控制家用电器和室内安防一体化，结合了陪伴机器人和扫地机器人的诸多综合特点于一身，具有广阔的市场空间。
【附图说明】
[0011]图1为本实用新型的工作原理图。
【具体实施方式】
[0012]下面结合【具体实施方式】对本专利的技术方案作进一步详细地说明。
[0013]请参阅图1，一种基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，包括树莓派中央处理器，所述树莓派中央处理器内置Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片控制人脸识别与追踪系统、扫地机器人子系统、驱动子系统、控制系统、清洁子系统、机械手子系统和语音交流与控制系统;所述扫地机器人子系统设置扫地模块和吸尘模块;所述驱动子系统包括四个直流减速电机、I个全山地履带和I个四驱360°全地形底盘，全地形底盘底部安装全山地履带，全山地履带通过直流减速电机驱动，全地形底盘上安装机身，机身上安装有机械手和头部，头部设置有喇叭、话筒与摄像头、OLED显示器，摄像头和OLED显示器与人脸识别与追踪系统功能连接，喇叭和话筒与语音交流与控制系统功能连接，语音交流与控制系统采用科大讯飞语音服务器;喇叭采用磁悬浮音箱，用于播报天气预报和报警预示，话筒与摄像头用于获取音频指令和图像画面，OLED显示器设置为两个，分别作为机器人的左右眼，OLED显不器内置Arduino mini Pro芯片，Arduino mini Pro芯片与树莓派中央处理器功能连接，机身与头部之间设置用于控制头部转动的舵机;所述控制系统采用智能手机的APP或者微信客户端，智能手机APP与微信客户端通过蓝牙或者WiFi或无线通讯方式与树莓派中央处理器功能连接;所述清洁子系统包括设置在机身上的温湿度传感器、超声波加湿器、气体浓度传感器，气体浓度传感器包括氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、可燃气体浓度传感器、硫化氢浓度传感器;所述机械手子系统设置有24路舵机控制板，舵机控制板控制机械手转动，机械手为6自由度机械手。
[0014]本实用新型的工作原理是:本实用新型主要用来实现系统化控制家用电器和管理监视家庭环境，超声波加湿器能发出短脉冲声波信号，遇到障碍物产生回波信号，所产生的回波信号再由超声波加湿器接收，通过计算发送和接收时间间隔，转换为障碍物距离信号，并驱动输出端口输出高电位负脉冲数字信号，该高电位负脉冲数字信号被送至树莓派中央处理器，对数字信号处理后控制机械手或头部或全地形底盘等外围设备动作;温湿度传感器和气体浓度传感器通过检测室内温度指数、湿度指数与空气指数，把检测的数据转换为信号传送给Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片处理后发出指令给到机械手或头部或全地形底盘等外围设备，外围设备根据Arduino mega2560芯片的信号调整室内环境，摄像头模块拍摄室内影像传送到用户手机上实现对室内环境的监控。
[0015]本实用新型以扫地机器人为底盘作为基础开发加上机械手与头部，能通过WiF1、蓝牙、红外以及其他无线通讯方式与智能手机端APP或微信客户端实现双向通讯连接，完成远程控制和监视的目的；本实用新型可以像扫地机器人一样清扫家里，也可以通过wifi控制家里的家用电器，用户通过app发送指令给本实用新型的移动式家庭服务机器人，基于树莓派的Arduino mega2560芯片处理指令信号后发出对应的指令信号给外围设备控制家用电器的开关。
[0016]本实用新型使用科大讯飞的语音服务器，具备语言交流能力，实现机器人的语音聊天、语音控制;运用树莓派(raspberryPi)超强的软件开发能力，以树莓派(raspberryPi)为主控芯片，承载语音交流与控制系统;把语音集成库存放在云服务器中，语音聊天时机器人直接从云端获取语音来进行交流;除了云端存放语音集成库;在本地程序中加入语音控制命令，以达到语音控制的命令;基于以太网获取用户当地天气指数，温度指数，大气指数定时播报室外环境质量并提醒用户出行注意事项，基于温湿度传感器和气体传感器播报室内环境质量。
[0017]本实用新型为了增加人性化服务，还添加了6自由度机械手，喇叭采用磁悬浮音箱，头部设置OLED显示器充当眼睛，以实现头部表情的表达，更加人性化;机械手可以灵活的完成各种抓取动作;磁悬浮音箱配合语音交流和语音提醒使用，增强用户的体验度。
[0018]上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下作出各种变化。
【主权项】
1.一种基于树莓派和ArdUino的移动式家庭服务机器人，包括树莓派中央处理器，其特征在于:所述树莓派中央处理器内置Arduino mega2560芯片，Arduino mega2560芯片控制人脸识别与追踪系统、扫地机器人子系统、驱动子系统、控制系统、清洁子系统、机械手子系统和语音交流与控制系统;所述扫地机器人子系统设置扫地模块和吸尘模块;所述驱动子系统包括四个直流减速电机、I个全山地履带和I个四驱360°全地形底盘，全地形底盘底部安装全山地履带，全山地履带通过直流减速电机驱动，全地形底盘上安装机身，机身上安装有机械手和头部，头部设置有喇叭、话筒与摄像头、OLED显示器，摄像头和OLED显示器与人脸识别与追踪系统功能连接，喇叭和话筒与语音交流与控制系统功能连接；OLED显示器设置为两个，分别作为机器人的左右眼，OLED显示器内置Arduino mini Pro芯片，Arduinomini Pro芯片与树莓派中央处理器功能连接，机身与头部之间设置用于控制头部转动的舵机;所述控制系统采用智能手机的APP或者微信客户端，智能手机APP与微信客户端通过蓝牙或者WiFi或无线通讯方式与树莓派中央处理器功能连接;所述清洁子系统包括设置在机身上的温湿度传感器、超声波加湿器、气体浓度传感器;所述机械手子系统设置有24路舵机控制板，舵机控制板控制机械手转动。2.根据权利要求1所述的基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，其特征在于，所述喇机为磁悬浮音箱。3.根据权利要求1所述的基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，其特征在于，所述语音交流与控制系统采用科大讯飞语音服务器。4.根据权利要求1所述的基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，其特征在于，所述气体浓度传感器包括氧气浓度传感器、一氧化碳浓度传感器、可燃气体浓度传感器、硫化氢浓度传感器。5.根据权利要求1所述的基于树莓派和Arduino的移动式家庭服务机器人，其特征在于，所述机械手为6自由度机械手。
【文档编号】B25J11/00GK205614688SQ201620382660
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月28日
【发明人】漆伟, 徐进, 张常友, 阙金锋, 余鹏辉, 钟龙锋, 梁晔晖
【申请人】漆伟, 阙金锋, 徐进